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Un sistema operativo es un programa que sirve como interfaz entre el usuario de la computadora y el hardware de la computadora. El propósito de un sistema operativo es proporcionar un entorno en el que los usuarios puedan ejecutar programas. Por tanto, el objetivo principal de un sistema operativo es hacer que el sistema informático sea fácil de usar. El segundo objetivo es utilizar el hardware informático de manera eficiente.

El sistema operativo es una parte importante de casi todos los sistemas informáticos. Los sistemas informáticos se pueden dividir aproximadamente en 4 partes:

. Hardware (cpu, memoria, dispositivos de E/S).

. Sistema operativo.

. Aplicaciones (compiladores, sistemas de bases de datos, videojuegos, programas empresariales).

. Usuario (humano, máquina u otra computadora).

El hardware proporciona recursos informáticos básicos. Las aplicaciones definen cómo se utilizan estos recursos para resolver los problemas informáticos de los usuarios. Puede haber muchos usuarios diferentes intentando resolver diferentes problemas. Por lo tanto, son posibles muchas aplicaciones diferentes. El sistema operativo controla y coordina el uso del hardware para diversas aplicaciones por parte de varios usuarios.

Los sistemas operativos son similares a los gobiernos. Los recursos básicos de un sistema informático son proporcionados por su hardware, software y datos, y el sistema operativo proporciona el método para el uso correcto de estos recursos en el funcionamiento del sistema informático. Al igual que el gobierno, el sistema operativo en sí no realiza ninguna función útil. Simplemente proporciona un entorno en el que otros programas pueden realizar un trabajo útil.

Podemos pensar en un sistema operativo como un asignador de recursos. Los sistemas informáticos tienen muchos recursos (hardware y software) necesarios para resolver problemas: tiempo de CPU, espacio de memoria, espacio de almacenamiento de archivos, dispositivos de entrada/salida (E/S), etc. El sistema operativo actúa como administrador de estos recursos

Sistema operativo

El sistema operativo es el programa que sirve como interfaz entre el usuario de la computadora y el hardware de la computadora. El propósito del sistema operativo es proporcionar a los usuarios un entorno para ejecutar programas. Por tanto, el objetivo principal de un sistema operativo es hacer que el sistema informático sea fácil de usar. El segundo objetivo es el uso eficiente del hardware informático.

El sistema operativo es una parte importante de casi todos los sistemas informáticos. Los sistemas informáticos se pueden dividir a grandes rasgos en cuatro partes:

Hardware (CPU, memoria, dispositivos de entrada/salida);

. Sistema operativo;

Aplicación (compilador, sistema de base de datos, videojuego, programa empresarial);

Usuario (humano, máquina u otra computadora).

El hardware proporciona recursos informáticos básicos. La aplicación especifica cómo utilizar estos recursos para resolver el problema informático del usuario. Puede haber muchos usuarios diferentes intentando resolver diferentes problemas. Por lo tanto, son posibles muchas aplicaciones diferentes. El sistema operativo controla y coordina el uso del hardware para diversas aplicaciones por parte de diferentes usuarios.

Un sistema operativo es como un gobierno. Los recursos básicos de un sistema informático los proporcionan su hardware, software y datos. El sistema operativo proporciona los medios para utilizar estos recursos de manera adecuada mientras el sistema informático está en ejecución. Al igual que los gobiernos, los sistemas operativos no hacen mucho trabajo útil por sí solos. Simplemente proporciona un entorno en el que otros programas pueden realizar un trabajo útil.

Podemos pensar en el sistema operativo como un asignador de recursos. Los sistemas informáticos tienen muchos recursos (hardware y software) necesarios para resolver problemas: tiempo CPI, espacio de memoria, espacio de almacenamiento de archivos, dispositivos de E/S, etc. El sistema operativo actúa como administrador de estos recursos, asignándolos a programas y usuarios específicos según sea necesario para completar las tareas. Debido a que puede haber muchos requisitos de recursos en conflicto, el sistema operativo debe decidir cómo asignar los recursos para que el sistema informático pueda funcionar de manera razonable y eficiente.

Puede que sea más fácil definir un sistema operativo en términos de "qué hace" que en términos de "qué" es. El objetivo principal de un sistema operativo es facilitar a los usuarios. Los sistemas operativos existen porque la informática es más fácil con un sistema operativo que sin él. Esto queda aún más claro cuando nos fijamos en los sistemas operativos de los PC pequeños.

El segundo propósito del sistema operativo es mejorar la eficiencia operativa del sistema informático. Esto es especialmente importante para grandes sistemas multiusuario de tiempo compartido.

En términos generales, estos sistemas son bastante caros, por lo que es deseable hacerlos funcionar de la manera más eficiente posible. La comodidad y la eficiencia a veces son contradictorias. En el pasado, las consideraciones de eficiencia a menudo tenían prioridad sobre la conveniencia. Por lo tanto, la mayor parte de la teoría de los sistemas operativos se centra en el uso óptimo de los recursos de la computadora.

Para entender qué son los sistemas operativos y qué hacen, veamos primero cómo se han desarrollado durante los últimos 30 años. Al rastrear su evolución, podemos encontrar las mismas partes del sistema operativo y podemos ver cómo y por qué evolucionaron.

Los sistemas operativos y la arquitectura informática tienen una gran influencia mutua. Para facilitar el uso del hardware, se desarrolló un sistema operativo. A medida que se diseñan y utilizan los sistemas operativos, se ha vuelto obvio que los cambios en el diseño del hardware pueden simplificar los sistemas operativos. A partir de un breve repaso histórico, podemos ver cómo la aparición de nuevas características de hardware solucionó sustancialmente muchos problemas del sistema operativo. Al principio, sólo había hardware informático. Las primeras computadoras eran gigantes que se ejecutaban en consolas. Los programadores escriben programas y luego los ejecutan directamente desde la consola del operador. Primero, el programa debe cargarse manualmente en la memoria desde un interruptor del panel frontal, una cinta de papel o tarjetas perforadas. Luego, para instalar la dirección de inicio y comenzar a ejecutar el programa, presione el botón correspondiente. Mientras el programa se está ejecutando, el programador u operador puede monitorear la ejecución del programa a través de las luces de visualización en la consola. Si se encuentra un error, el programador puede detener el programa, examinar el contenido de la memoria y los registros y depurar el programa directamente desde la consola. Imprima o perfore agujeros en cinta de papel o tarjeta para imprimir más tarde.

La naturaleza de la interacción humana es una característica importante de este entorno operativo, y los programadores son operadores. La mayoría de los sistemas utilizan firmas o reservas para asignar tiempo de máquina. Si planea usar una computadora, debe completar un formulario de inicio de sesión para saber cuándo estará disponible la computadora en el futuro y registrarse para una cita.

Sin embargo, existen algunos problemas con este enfoque. Supongamos que se registra durante una hora para ejecutar el programa que desarrolla. Es posible que se encuentre con un problema que sea particularmente difícil e imposible de resolver en una hora. Si alguien más programa una cita para el próximo período de tiempo, debe dejar de trabajar, empacar su trabajo tanto como sea posible y regresar para continuar trabajando después de un tiempo. Por otro lado, si todo va bien, es posible que termines en 35 minutos. Pero como cree que conectarse a la computadora puede llevar mucho tiempo, se registra por una hora, por lo que la computadora puede permanecer inactiva durante 25 minutos.

Con el tiempo, se desarrollaron otros software y hardware. Los lectores de tarjetas, las impresoras de líneas y las cintas magnéticas se volvieron comunes. Para simplificar las tareas de programación, se diseñan ensambladores, cargadores y enlazadores. Se estableció una biblioteca de funciones generales. Algunas funciones de uso común se pueden copiar en programas nuevos sin tener que volver a escribirlas.

Los programas que completan tareas de entrada y salida son especialmente importantes. Cada nuevo dispositivo de entrada/salida tiene sus propias características y requiere una programación cuidadosa. Escriba una subrutina especial para cada dispositivo de entrada y salida. Esta subrutina se llama controlador de dispositivo. Un controlador de dispositivo sabe cómo utilizar los buffers, indicadores, registros, bits de control y bits de estado de un dispositivo específico. Cada tipo diferente de dispositivo tiene su propio controlador. Una tarea sencilla como leer caracteres de un teclado puede implicar una serie compleja de operaciones que dependen del dispositivo. Simplemente use el controlador de dispositivo de la biblioteca, no es necesario escribir el programa requerido cada vez.

Desde entonces han aparecido compiladores para lenguajes como Fortran y Cobol, que han simplificado mucho las tareas de programación, pero el funcionamiento de los ordenadores se ha vuelto más complicado. Por ejemplo, para preparar un programa Fortran para su ejecución, el programador primero necesita instalar un compilador Fortran en la computadora. Normalmente, el compilador se almacena en un disquete. Por lo tanto, es necesario insertar el disquete apropiado en su unidad. El compilador de Fortran genera una salida en lenguaje ensamblador, que luego se ensambla. Debe asociar la salida del ensamblador con su rutina de biblioteca de soporte. Finalmente, se forma el código objeto binario del programa y se puede ejecutar. Cárguelo en la memoria y ajústelo.

Los sistemas operativos proporcionan servicios de muchas maneras diferentes. Los dos métodos básicos son las llamadas al sistema y los programas del sistema, los cuales tienen sus propias ventajas.

Llamadas al sistema

Los niveles de servicio más básicos se manejan mediante el uso de llamadas al sistema. Las llamadas al sistema proporcionan la interfaz entre los programas en ejecución y el sistema operativo. Normalmente, estas llamadas se proporcionan en forma de instrucciones en lenguaje ensamblador, que normalmente se enumeran en los manuales utilizados por los programadores en lenguaje ensamblador.

Las llamadas al sistema se pueden dividir en tres categorías: control de procesos o trabajos, operaciones de dispositivos y archivos, y mantenimiento de la información. En la siguiente discusión, describimos brevemente los tipos de llamadas al sistema proporcionadas por el sistema operativo. Desafortunadamente, nuestra descripción puede parecer un poco simplista, ya que la mayoría de las llamadas al sistema en este punto involucran o están respaldadas por algunos de los conceptos y funciones que se discutirán más adelante.

Control de procesos y trabajos

Un programa en ejecución no sólo debe poder detener su operación normalmente (fin), sino también poder detener su operación de manera anormal (terminación anormal). Si un programa detecta un error en su entrada y quiere detenerlo de manera anormal, es posible que también desee definir un nivel de error. Los errores más graves pueden indicarse mediante parámetros de nivel superior. Por lo tanto, la terminación normal y la terminación anormal pueden vincularse definiendo la terminación normal como una terminación anormal de orden cero.

El proceso o trabajo de ejecutar un programa puede requerir que un instalador ejecute otro programa. Una pregunta relacionada interesante es dónde debe regresar el control cuando finaliza el programa de instalación. Esta pregunta se refiere a si el programa existente se pierde, se guarda o se permite que continúe ejecutándose al mismo tiempo que el nuevo programa.

Si el control se devuelve al programa existente al final del nuevo programa, debemos guardar una imagen de memoria del programa existente y crear efectivamente un mecanismo que permita a un programa llamar a otro. Si dos programas pueden continuar simultáneamente, hemos establecido un trabajo o proceso de múltiples programas. Generalmente hay una llamada al sistema (crear un proceso o proporcionar un trabajo) dedicada a este propósito.

Si creamos un nuevo trabajo o proceso, o incluso un conjunto de trabajos o procesos, deberíamos poder controlar su ejecución. Este control requiere que los atributos de un trabajo o proceso puedan determinarse y restablecerse, incluida la prioridad, el tiempo máximo de ejecución permitido, etc. (Obtener propiedades del proceso, establecer propiedades del proceso). También es posible que queramos detener un trabajo o proceso que hayamos establecido (terminar el proceso) si descubrimos que es incorrecto o que ya no es necesario.

Después de crear nuevos trabajos o procesos, debes esperar a que se completen. Puede que tarde un poco (tiempo de espera), pero lo más probable es que esté esperando un evento específico (evento de espera). Cuando ocurre este evento, el trabajo o proceso debe emitir una señal (evento de señal). Esta llamada al sistema para coordinar procesos concurrentes se discutirá en detalle más adelante.

Muchos sistemas proporcionan analizadores de tiempo para los programas. Esto representa el tiempo que tarda un programa en ejecutarse en una ubicación específica o en un conjunto de unidades. Cada vez que se produce una interrupción del temporizador, se registra el valor del contador del programa. Cuando la frecuencia de las interrupciones del temporizador es lo suficientemente alta, se puede obtener un gráfico estadístico del tiempo dedicado a cada parte del programa.

Características del documento

Primero, debería poder crear o eliminar archivos. Esta llamada al sistema requiere un nombre de archivo y posiblemente algunos atributos. Una vez creado el archivo, es necesario abrirlo y utilizarlo. Es posible que necesite leer, escribir y reorientarse. Finalmente, todavía nos falta cerrar el archivo para indicar que ya no lo estamos usando.

Si el sistema de archivos es una estructura de directorios, debe preparar el mismo conjunto de operaciones para los directorios. Además, ya sea un archivo o un directorio, deberíamos poder determinar los valores de varias propiedades y es posible que necesitemos restablecer las propiedades si es necesario. Los atributos del archivo incluyen nombre de archivo, tipo de archivo, código de protección, información de conteo, etc. Para tener esta funcionalidad, hay dos llamadas al sistema: obtener atributos de archivo y establecer atributos de archivo.

Administración de dispositivos

Un archivo puede verse como un dispositivo abstracto o virtual. Por lo tanto, muchas llamadas al sistema de archivos también requieren dispositivos. Sin embargo, si el sistema es multiusuario, primero debemos solicitar el dispositivo para asegurarnos de que podemos monopolizarlo. Si no estamos usando este dispositivo, debemos liberarlo. Estas funciones son similares a las llamadas al sistema que abren o cierran archivos.

Una vez que se solicita (y se nos asigna) un dispositivo, se puede leer, escribir y reubicar como si fuera un archivo. De hecho, la similitud entre los dispositivos de entrada/salida y los archivos es tan grande que muchos sistemas operativos los combinan en una estructura combinada de archivos/dispositivos. En este caso, el dispositivo de entrada/salida se identifica mediante un nombre de archivo especial.

Mantenimiento de la información

Muchas llamadas al sistema sirven simplemente para pasar información entre los programas del usuario y el sistema operativo. Por ejemplo, la mayoría de los sistemas tienen llamadas al sistema que devuelven la hora y fecha actuales. Otras llamadas al sistema pueden devolver información sobre el sistema, como el número actual de usuarios, el número de versión del sistema operativo, la cantidad restante de memoria o espacio en disco, etc.

Además, el sistema operativo guarda toda la información sobre sus trabajos y procesos, y existen llamadas al sistema para acceder a esta información. Generalmente, también hay llamadas para restablecer esta información (Obtener propiedades del proceso y Crear propiedades del proceso).

Programas del sistema

Operaciones de archivos: estos programas crean, eliminan, copian, renombran, imprimen, volcan, enumeran y realizan operaciones generales en archivos y directorios.

Información de estado: Algunos programas sólo requieren que el sistema operativo proporcione fecha, hora, memoria o espacio en disco disponible, número de usuarios o información de estado similar. Luego, la información se formatea e imprime en una terminal u otro dispositivo o archivo de salida.

Modificación de archivos: Existen varios editores de texto que pueden crear y modificar el contenido de los archivos en el disco.

Soporte de lenguajes de programación: Los sistemas operativos suelen proporcionar compiladores, ensambladores e intérpretes para lenguajes de programación generales (como Fortran, Cobol, Pascal, Basic, etc.). ). Recientemente, muchos de estos programas también se venden por separado.

Carga y ejecución de programas: Una vez ensamblado o compilado un programa, se debe cargar en la memoria para su ejecución. El sistema puede proporcionar cargadores absolutos, cargadores flotantes, editores de enlaces y cargadores superpuestos. Al mismo tiempo, también se necesita un sistema de depuración para lenguajes de nivel superior o lenguajes de máquina.

Aplicaciones: Además, la mayoría de los sistemas operativos cuentan con programas que son útiles para resolver ciertos problemas únicos, como compiladores, formateadores de texto, paquetes gráficos, sistemas de bases de datos, paquetes de análisis estadístico, etc.

El Sistema Operativo de Disco (DOS) es un conjunto de programas que le ayudan a ejecutar su computadora personal y administrar sus discos. DOS controla la memoria, el procesador, los dispositivos de almacenamiento externo y los dispositivos de entrada/salida (monitor, teclado, mouse, etc.). ) de su PC para que sus diversos programas no entren en conflicto entre sí en el tiempo y el espacio. Esto sucedió sin tu conocimiento. Cuando ejecuta un programa (por ejemplo, un procesador de textos o una hoja de cálculo), se ejecuta en DOS, y DOS siempre controla el uso del programa en su computadora.

Además, DOS también incluye algunas utilidades que te permiten gestionar tus discos y otros recursos. Por ejemplo, puede utilizar utilidades de DOS para copiar, imprimir y borrar archivos. Estas utilidades son la interacción básica humano-computadora entre usted y DOS.

DOS existe desde hace mucho tiempo ("largo" para PC es unos 10 años). Domina el mundo de los sistemas operativos para PC compatibles con IBM. Ahora en su quinta edición: DOS 5, ofrece algunas características nuevas significativas y mejora muchas de las antiguas. Estas características antiguas y nuevas de DOS se analizarán en la siguiente sección.

Características de DOS 5

Analicemos los problemas especiales que DOS tiene para usted y la funcionalidad de su computadora.

Interfaz de usuario dual: La interfaz de usuario es el medio por el que interactúas con el programa. La interfaz de comando tradicional de DOS requería que usted escribiera comandos en una pantalla casi en blanco (todo era monocromático). Los shells de DOS más modernos utilizan ventanas, menús y cuadros de diálogo (al igual que Microsoft Windows) para permitirle seleccionar funciones y ver los resultados inmediatamente. Los resultados se presentan en colores brillantes (si su monitor puede soportarlos).

Gestión de discos: DOS organiza los datos del disco para que cada programa pueda encontrar los datos que necesita sin perder accidentalmente los datos de otro programa.

Incluye utilidades que le permiten copiar, mover, imprimir y eliminar archivos, así como administrar el disco y sus directorios. Puede utilizar la interfaz de comandos o el shell de DOS para acceder a muchas utilidades de DOS.

Gestión de hardware: DOS ayuda a otros programas a acceder a tu hardware de manera eficiente. Hay algún software útil (y otras características) para que el entorno de hardware se pueda modificar para adaptarlo a sus necesidades.

Gestión de la memoria: DOS controla todos los accesos a la memoria, por lo que no hay superposiciones cuando varios programas requieren espacio en la memoria al mismo tiempo. Como usuario, tienes cierto control sobre el uso de la memoria. Nuevas características de DOS 5: Se pueden lograr muchas funciones extendiendo/expandiendo la memoria.

Gestión de programas: DOS te ofrece la posibilidad de ejecutar cualquier programa que necesites. Nuevas características de DOS 5: Puedes ejecutar varios programas al mismo tiempo y alternar entre ellos a voluntad.

Archivo por lotes: Un archivo por lotes contiene uno o más comandos. Puede colocar varios comandos en un archivo por lotes y luego ejecutar el archivo en lugar de ejecutar los comandos individualmente. Una vez que guarde el archivo en el disco, podrá usarlo una y otra vez y enviarlo a sus colegas, clientes, etc. Hay un archivo por lotes especial ((AUTOEXEC.BAT)) que se ejecuta automáticamente al inicio. Puede poner sus propios comandos en este archivo.

Editor de pantalla completa: Nuevo en DOS 5, el Editor de pantalla completa es una utilidad que le permite crear y editar archivos de texto usando el teclado.

Herramientas del programador: DOS contiene muchas funciones que pueden ayudar a los programadores a desarrollar nuevo software en DOS (las herramientas del programador están fuera del alcance de este estudio).

Por supuesto, DOS tiene muchas otras funciones, estas son sólo algunas de las que encontrarás a menudo.

Cargador de arranque

Supongamos que ha instalado DOS 5 en el disco duro de su PC. De lo contrario, siga las instrucciones de la documentación para instalar DOS antes del siguiente paso.

Al arrancar tu sistema, lo primero que arranca es el sistema operativo para que pueda ser controlado por humanos. En nuestro caso es DOS 5. El sistema verifica la memoria y muchos dispositivos externos y luego inicia el sistema operativo.

Arrancar desde el disco duro es fácil. Si hay un disco en la unidad A, expúlselo (discos de 3,5") o desbloquee la unidad (unidades de 5,25"). (Si el disco en la unidad A está listo, DOS intentará sacar al usuario de la unidad A.) Luego, encienda la computadora y el monitor, si cada uno tiene su propio interruptor de encendido. Observe la información en la pantalla. Esta información variará según cómo se instaló su sistema y qué comandos se procesan automáticamente al inicio. Sin embargo, eventualmente verá una pantalla de shell de DOS o un símbolo del sistema. De cualquier manera, significa que el sistema se ha iniciado correctamente.

Este libro está lleno de pasos que le ayudarán a probar la tecnología que introduce. Si te subes a una computadora y sigues estos pasos, aprenderás mucho más sobre DOS. La siguiente operación práctica te ayudará a comprender paso a paso el proceso de encendido de la computadora.

1. Si la máquina está encendida, apáguela;

2. Si hay un disco en la unidad A, expúlselo (unidad de 3,5 pulgadas) o desbloquee la puerta ( unidad de 5,25 pulgadas), para que

DOS no pueda arrancar desde la unidad a;

3. Encienda el host

4. El interruptor del monitor está separado del host. Encienda el monitor y proporcione a las impresoras y otros una conexión de hardware a la PC.

Deberías poder ver y oír cómo se inicia la computadora. Durante la verificación de la memoria, es posible que aparezcan algunos mensajes en la pantalla. Es posible que vea información sobre ROM-BIOS, que es un programa muy básico que se almacena permanentemente en la computadora e inicia el proceso de arranque. Luego verá que la luz de la unidad parpadea mientras el sistema verifica cada unidad. La luz del disco duro permaneció encendida mientras DOS 5 se cargaba desde el disco a la memoria. A medida que se configura el hardware del sistema operativo, puede aparecer otro conjunto de información.

Finalmente, el shell de DOS se inicia automáticamente o aparece el símbolo del sistema de DOS. El símbolo del sistema se ve así:

C:,>

Si no puede iniciar DOS exitosamente, deténgase y pregúntele a alguien que sepa cómo hacerlo. No lea el resto de este libro hasta que haya iniciado DOS exitosamente.